Порошковая металлургия

Методы получения металлического порошка и производных изделий из него, а также из композиций неметаллами с металлов называются порошковой металлургией.

В традиционной металлургии изделия из металла получают в процессе обработки металла такими методами, как ковка, литье, прессование и штампование. В порошковой же металлургии продукты производят из порошка с размерами частиц менее 0,5 мм за счет формовки холодным прессованием и спекания (высокотемпературной обработки). Стоит отметить, что порошковая металлургия довольно экономична в отношении исходных материалов и, как и традиционные способы металлообработки, позволяет изготавливать детали с нужными электрическими, магнитными и механическими свойствами. Производные порошковой металлургии применяются в разных отраслях промышленности, таких как авиакосмическая, электронная и транспортная.

Средства порошковой металлургии стали разрабатывать в XX в. для металлов, которые не допускают обработки традиционными методами. Так, вольфрам невозможно обрабатывать и плавить обычными технологиями литья, потому что его температура плавления слишком высокая (3410° C). Сейчас, например, порошковая металлургия позволяет обрабатывать и вольфрам. Так, вольфрамовая нить для электрической лампы накаливания вытягивается из вольфрамовых штапиков, которые были получены спеканием и прессованием вольфрамового порошка. Порошок карбидов вольфрама, титана и тантала смешивается с порошкообразными никелем и кобальтом, затем смесь формуется холодным прессованием и спекается. В результате получается твердый металлокерамический материал (цементированный карбид), пригодный для бурения горных пород и для обработки металла резанием. Самосмазывающийся бронзовый подшипники может быть изготовлен только методом порошковой металлургии. Таким образом, поры бронзы заполняют смазочным маслом, которое входит на рабочую поверхность изделия под действием капиллярных сил, почти как по фитилю. Промышленные методы порошковой металлургии обрабатывают также железо, олово, сталь, медь, алюминий, тантал, никель, сплавы латуни и бронзы.

Технология

Металлический порошок получают путем восстановления металлов из их солей или окислов, распылением струи растопленного металла, электролитическим осаждением, механическим дроблением и термической диссоциацией. Наиболее распространен метод восстановления металлов (вольфрама, меди или железа) из соответствующих окислов с электрорафинированием. Механическое дробление позволяет получать порошки (с частичками нужной формы и крупности) хрома, железа, бериллия и марганца.

Технологический процесс производства изделий из металлического порошка состоит из следующих процедур: подготовка смесей для формования, формование изделий или заготовок и их спекание. Формование изделий или заготовок осуществляется за счет холодного прессования под высоким давлением. Спекание изделий из однородного металлического порошка производится при температуре, которая составляет не менее 70% от температуры плавления металлов. Максимальная когезия в смесях достигается при температуре плавления базового элемента, а в карбидах – около температуры плавления связующего.